开发工具与关键技术：网络技术原理

作者：Itzhipan

撰写时间：2020.5.26

学习笔记：网络技术原理

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目录

发送缓存与接收缓存的作用

不按序到达的数据，需要强调三点

接收方发送确认

注意两点

拥塞控制的一般原理

增加资源能解决拥塞吗

拥塞控制与流量控制的区别

拥塞控制的一般原理

开环控制和闭环控制 

TCP的拥塞控制方法

拥塞的判断

协议特点

域名系统 

域名结构

域名空间

域名服务器

根域名服务器

顶级域名服务器（TLD）

权限域名服务器

本地域名服务器

URL的一般形式

对称密钥密码体制

散列函数的两个特点

密码散列函数的特点

总结

发送缓存与接收缓存的作用

（1）发送缓存用来暂时存放：

发送应用程序传送给发送方TCP准备发送的数据；TCP已发送出但尚未收到确认的数据。

（2）接收缓存用来暂时存放：

按序到达的，但尚未被接收应用程序读取的数据；

不按序到达的数据，需要强调三点

（1）A的发送窗口并不总是和B的接收窗口一样大（因为有一定的时间滞后）。

（2）TCP标准没有规定对不按序到达的数据应如何处理。通常是先临时存放在接收窗口中，等到字节流中所缺少的字节收到后，再按序交付上层的应用进程。

（3）TCP要求接收方必须有累积确认的功能，这样可以减少传输开销。

接收方发送确认

接收方可以在合适的时候发送确认，也可以在自己有数据要发送时把确认信息顺便捎带上。

注意两点

（1）接收方不应过分推迟发送确认，否则会导致发送方不必要的重传，这反而浪费了网络的资源。

（2）捎带确认实际上并不经常发生，因为大多数应用程序很少同时在两个方向上发送数据。

拥塞控制的一般原理

（1）在某段时间，若对网络中某资源的需求超过了该资源所能提供的可用部分，网络的性能就要变坏，这种现象称为拥塞。

（2）若网络中有许多资源同时产生拥塞，网络的性能就要明显变坏，整个网络的吞吐量将随输入负荷的增大而下降。

出现拥塞的原因：

增加资源能解决拥塞吗

不能。这是因为网络拥塞是一个非常复杂的问题。简单地采用上述做法，在许多情况下，不但不能解决拥塞问题，而且还可能使网络的性能更坏。网络拥塞往往是由许多因素引起的。

拥塞控制与流量控制的区别

（1）拥塞控制就是防止过多的数据注入到网络中，使网络中的路由器或链路不致过载。

（2）拥塞控制所要做的都有一个前提，就是网络能够承受现有的网络负荷。

（3）拥塞控制是一个全局性的过程，涉及到所有的主机，所有的路由器，以及与降低网络传输性能有关的所有因素。

（4）流量控制往往指点对点通信量的控制，是个端到端的问题（接收端控制发送端）。

（5）流量控制所要做的就是抑制发送端发送数据的速率，以便使接收端来得及接收。

拥塞控制和流量控制之所以常常被弄混，是因为某些拥塞控制算法是向发送端发送控制报文，并告诉发送端，网络已出现麻烦，必须放慢发送速率。这点又和流量控制是很相似的。 

拥塞控制的一般原理

（1）实践证明，拥塞控制是很难设计的，因为它是一个动态的（而不是静态的）问题。

（2）当前网络正朝着高速化的方向发展，这很容易出现缓存不够大而造成分组的丢失。但分组的丢失使网络发生拥塞的征兆而不是原因。

（3）在许多情况下，甚至正是拥塞控制本身成为引起网络性能恶化甚至发生死锁的原因。这点应特别引起重视。

开环控制和闭环控制 

开环控制方法就是在设计网络时事先将有关发生拥塞的因素考虑周到，力求网络在工作时不产生拥塞。

闭环控制方法是基于反馈环路的概念。属于闭环控制的有以下几种措施：

（1）监测网络系统以便检测到拥塞在何时，何处发生。

（2）将拥塞发生的信息传送到可采取行动的地方。

（3）调整网络系统的运行以解决出现的问题。

TCP的拥塞控制方法

TCP采用基于窗口的方法进行拥塞控制。该方法属于闭环控制方法。

TCP发送方维持一个拥塞窗口

（1）拥塞窗口的大小取决于网络的拥塞程度，并且动态地在变化。

（2）发送端利用拥塞窗口根据网络的拥塞情况调整发送的数据量。

（3）所以，发送窗口大小不仅取决于接收方公告的接收窗口，还取决于网络的拥塞状况，所以真正的发送窗口值为：

真正的发送窗口值 = Min（公告窗口值，拥塞窗口值） 

拥塞的判断

重传定时器超时

现在通信线路的传输质量一般都很好，因传输出差错而丢弃分组的概率是很小 的（远小于1%）。只要出现了超时，就可以猜想网络可能出现了拥塞。

收到三个相同（重复）的ACK

个别报文段会在网络中丢失，预示可能会出现拥塞（实际未发生拥塞），因此可以尽快采取控制措施，避免拥塞。

协议特点

（1）每个应用层协议都是为了解决某一类应用问题，而问题的解决需要通过多个进程之间的通信和协同工作来完成。应用层的具体内容就是规定应用进程在通讯时所遵循的协议。

（2）基于客户服务器方式，客户和服务器是两个应用进程。客户服务器所描述的是进程之间服务服务与被服务的关系。客户是服务请求方，服务器是服务提供方。

域名系统 

（1）许多应用层软件直接使用域名系统（DNS），计算机用户只是间接而不是直接使用域名系统。

（2）互联网采用层次结构的命名树作为主机的名字，并使用分布式的域名系统DNS。

（3）名字到IP地址是由若干个域名服务器程序完成的，域名服务器程序在专设的结点上运行。

域名结构

（1）层次树状结构。

（2）任何一个连接互联网上的主机或路由器，都有一个唯一的层次结构的名字，即域名。

（3）域名的结构有标号序列组成，各标号之间用点隔开。

（4）各标号代表不同级别的域名。

（5）域名只是个逻辑概念。

域名空间

域名服务器

（1）一个服务器所负责管辖的范围叫做区。

（2）在一个区中的所有节点必须是能够连通。

（3） 每一个区设置相应的权限域名服务器， 用来保存该区中的所有主机的域名到IP地址的映射。

（4）DNS服务器的管辖范围不是以“域”为单位，而是以“区”为单位。

区不同划分方法举例

根域名服务器

（1）根域名服务器是最高层次的域名服务器，也是最重要的域名服务器。

（2）首先求助于根域名服务器。

（3）在互联网上共有13个不同IP地址的根域名服务器，用英文字母命名，（a-m）前13个字母。

顶级域名服务器（TLD）

（1）负责管理在该顶级域名服务器注册的所有二级域名。

（2）当收到DNS查询请求时，就会给出相应的回答。

权限域名服务器

（1）负责一个区的域名服务器。

（2）当不能给出最后的查询回答时，就会告诉发出查询请求的DNS客户，下一步应当找哪一个权限域名服务器。

本地域名服务器

（1）对域名系统非常重要。（有时也称默认域名服务器）。

（2）当一个主机发出DNS查询请求时，这个查询请求报文就发送给本地域名服务器。

URL的一般形式

有以冒号隔开的两大部分组成，并且在URL中的字符对大写或小写，没有要求。

对称密钥密码体制

所谓常规密钥密码体制，即加密密钥与解密密钥是相同的密码体制。这种加密系统又称为对称密钥系统。

散列函数的两个特点

（1）散列函数的输入长度可以很长，但其输出长度则是固定的，并且较短。散列函数的输出叫做散列值，或更简单些，称为散列。

（2）不同的散列值肯定对应于不同的输入，但不同的输入却可能得出相同相同的散列值。这就是说，散列函数的输入和输出并非一一对应的，而是多对一的。

密码散列函数的特点

在密码学中使用的散列函数

特点：单向性

（1）要找到两个不同的报文，它们具有同样的密码散列函数输出，在计算上是在计算上是不可行的。

（2）也就是说，密码散列函数实际上是一种单向函数。

总结

 网络技术原理，让我对基础知识的学习有很大的进步，里面的很多内容，理论化强，理解起来容易接受，在学习过程中，尤其对网络层的路由方面有了初步的掌握，多一些理论结合实践，这样的知识点的掌握更加清楚！！！